Povrchovo upravený prírodný zeolit a bioplyn (1)

Zeolite
Štruktúra zeolitu

V ostatných desaťročiach je vidieť prudký vývoj technických vied, najmä elektrotechniky, ale tiež metodologických postupov pri vývoji chromatografických separačných médií. Táto skutočnosť určite istým spôsobom ovplyvňuje aj procesy modifikovania povrchov konvenčných, resp. tradičných adsorbentov. Medzi takéto perspektívne adsorpčné média patrí aj prírodný zeolit s modifikovaným povrchom.

Stále častejšie sa stretávame v odbornej verejnosti s termínom technika úpravy alebo inžiniering povrchov materiálov. Nejedná sa len o klasické chemické úpravy ale stále častejšie sa objavujú termíny prevzaté z elektrotechniky, výroby plastov a biomedicíny (depozícia uhlíkových pár, textúrovanie a templátovanie povrchov, epitaxia, mäkká litografia na siloxánové povrchy a i.).

Materiálová chémia a prírodný zeolit

Zeolite powder
Zeolitový prášok

Materiálová chémia dnes významne prispieva k dynamickému vývoju nových spoločenských produktov. Nové najpokrokovejšie materiály a adsorpčné nosiče sa vytvárajú strategickým a moderným prístupom, často krát pomocou počítačových programov a kombinatoriky.

Obzvlášť významný je vývoj pri syntéze hybridných alebo kompozitných adsorpčných materiálov. Snahou je nájsť vhodnú nosnú matricu, ekonomicky prístupnú, s primeranými mechanickými vlastnosťami, ktorá by slúžila ako nosič polyfunkčných membrán. Buď hydrogélových (polymérnych) alebo keramických (pórovitých).

Súčasne s rozvojom nanotechnológií sa základné fyzikálno-chemické vlastnosti prírodných zeolitov začínajú študovať z nového pohľadu. Prírodný zeolit je v prírode pomerne častý aj v ekonomicky zaujímavých ložiskových akumuláciách. Jeho ťažba a spracovanie nie sú príliš technologicky náročné a drahé. Oproti tradičným adsorpčným mikrokryštalickým materiálom majú nanometrové veľkosti kryštálov prírodných zeolitov väčší merný povrch a kratšie difúzne dráhy. A tak podstatne vyššiu účinnosť pri adsorpcii, v katalýze ale tiež v podobe nanesených membrán pri fotolýze alebo senzoringu. Určite perspektívnym adsorpčným materiálom sú upravené zeolitové nosiče aj pri výrobe a úprave bioplynu.

Základné biochemické podmienky produkcie bioplynu

Prírodný zeolit
Prírodný zeolit

Bioplyn vzniká pri anaeróbnych podmienkach (bez prístupu vzduchu) hnitia, kvasenia a rozkladu organickej hmoty pod vplyvom rôznych mikroorganizmov majúcich schopnosť postupne zložito rozkladať organické látky. Takýmito látkami sú najmä bielkoviny (proteíny), cukry (sacharidy) a tuky. Konečným produktom premeny hnitím je metán CH4, oxid uhličitý CO2 a voda H2O. Bioplyn pozostáva hlavne z metánu (55 – 70%) a oxidu uhličitého (30 – 45%). Ak chceme použiť bioplyn ako pohonnú látku pre automobily, potom tento vyrobený plyn musí byť upravený tak, aby koncentrácia metánu bola minimálne 97% a viac. Vyhnitý odpad (tzv. digestát) môže byť ako vedľajší produkt s úspechom použitý ako hnojivo pre rastliny, pretože obsahuje značné množstvo živín, najmä fosfátov a dusík.

Najviac materiálov vhodných na výrobu bioplynu je produkovaných poľnohospodárstvom. Jedná sa hlavne o exkrementy (výkaly) hospodárskych zvierat, rastlinné zvyšky z poľnohospodárskej výroby a cielene pestované energetické plodiny. Veľké množstvo biomasy je taktiež vyprodukované v nadväzujúcom potravinárskom priemysle. Významný potenciál pre budúce energetické využitie v sebe zahŕňajú taktiež biologicky rozložiteľné komunálne odpady.

Prečítajte si aj pokračovanie tohto článku, ktoré nájdete tu.

2 thoughts on “Povrchovo upravený prírodný zeolit a bioplyn (1)

Pridaj komentár